Статьи

 

Устройство "Потенциал-REX"

Контроль параметров качества электрической энергии.

Развитие высокотехнологичных производств и внедрение новых технологий, потребляющих большие мощности электрической энергии, помимо несомненной пользы для общества принесло и проблемы, связанные с ухудшением качества поставляемой потребителям электрической энергии.
Между тем, некачественная электроэнергия приводит не только к повреждению электрических сетей и оборудования потребителя, но и может нанести вред здоровью человека. Контроль качества электрической энергии подразумевает оценку соответствия показателей установленным нормам.
Сегодня при сложившейся тенденции развития производства все чаще встает вопрос об определенных параметрах качества, которым оно должно соответствовать. На предприятиях устанавливается новейшее оборудование, специалисты отправляются на переподготовку, проводится сертификация ISO 9000… Однако, мало кто задумывается о том, что электрическая энергия – без которой невозможно никакое производство – также должна отвечать соответствующим параметрам качества.
Определение показателей качества электрической энергии задача не из легких.
Потому, что большинство процессов, протекающих в электрических сетях – быстротекущие, поэтому показатели качества электрической энергии не могут быть измерены напрямую - их необходимо рассчитывать, а окончательное заключение можно дать только по статистически обработанным результатам. Поэтому, для определения показателей качества электрической энергии, необходимо выполнить большой объём измерений с высокой скоростью и одновременной математической и статистической обработкой измеренных значений. Для этого используются разного рода приборы, основным отличием которых является то что они могут измерять только один или несколько параметров.

Еще совсем недавно не имелось возможности оценить качество электроэнергии - не было профессиональной и должным образом сертифицированной аппаратуры, что не позволяло сторонам по договорам энергоснабжения взыскивать ущерб с виновника внесения искажения в электрическую сеть.
ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ
В настоящее время ситуация изменилась в лучшую сторону: наконец-то, разработаны соответствующие приборы, позволяющие осуществлять контроль параметров качества электроэнергии и проводить экспертизы качества и обязательную сертификацию электроэнергии. Один из таких приборов разработан нашей фирмой.
Устройство мультипараметрическое многофункциональное "Потенциал-REX" для контроля качества электрической энергии в подводимых электрических сетях позволяет настраивать конкретные требования под конкретное оборудование заказчика. В этом его основное отличие от массы других аналогов.
Основное предназначение прибора состоит в осциллографировании формы напряжения и тока при нештатных ситуациях (короткое замыкание, отключение напряжения питания, коммутационные помехи и другие аварийные режимы) и записи показателей качества ЭЭ в электрических сетях переменного трёхфазного или однофазного тока частотой 50 Гц с возможностью последующего их просмотра посредством ПК.
Регистратор предназначен для встраивания в КРУ, КТП.
Прибор ориентирован на функциональное использование в составе АСУ СЭС энергопотребляющих объектов, в том числе территориально разобщённых, в качестве устройства сбора, первичной обработки и накопления информации о параметрах электроснабжения (электропотребления) и состоянии объектов электропотребления (электрооборудования).
В процессе работы в памяти регистратора фиксируются электрические параметры сети как в случае аварийной ситуации, так и при нормальном режиме её работы. Запись измеренных и вычисленных регистратором параметров осуществляется по двум каналам: каналу записи аварийных ситуаций и каналу записи параметров нормального режима. Все события, фиксируемые регистратором, имеют временную привязку к системным часам.
Канал записи аварийных ситуаций предназначен для записи параметров сети во время аварии. Каждая записанная аварийная ситуация представляет собой один файл в памяти устройства. Размер файла определяется длительностью аварийной ситуации. Количество файлов ограничивается только размером памяти регистратора. Посредством ПК возможен просмотр записанной информации в виде осциллограмм тока и напряжения.
Настройки регистратора позволяют установить время записи предыстории аварийной ситуации от 0 до 500 мс. Время записи непосредственно самой аварийной ситуации можно выбрать либо равным её длительности, либо равным любому временному интервалу в диапазоне от 0 до 60 минут. Количество хранимых осцилограм аварийных ситуаций варьируется от 1 до 10000 в зависимости от ее длительности.
Также регистратор вычисляет следующие величины:
- действующие значения фазных напряжений;
- действующие значения линейных напряжений;
- действующие значения фазных токов;
- напряжение нулевой последовательности;
- ток нулевой последовательности ;
- суммарную для трёх фаз активную мощность, реактивную мощность и полную мощность;
- отдельно для каждой из фаз активную мощность, реактивную мощность, полную мощность;
- коэффициент мощности общий (min или max);
- коэффициенты мощности отдельно для каждой из фаз;
- коэффициент мощности нулевой последовательности;
- угол сдвига фаз между напряжением и током нулевой последовательности .
Функционально регистратор состоит: из модуля вычислителя, модуля аналоговых входов, модуля управления, опционально модуля дискретных входов/выходов для организации релейных защит.
Модуль вычислителя выполняет следующие функции:
- измерение параметров электрического тока и напряжения;
- осциллографирование формы напряжения и тока при аварийных ситуациях в память устройства;
- запись показателей качества ЭЭ (согласно ГОСТ 13109-97);
- обмен данными с модулем аналоговых входов, модулем управления и модулем дискретных входов/выходов;
- обмен данными с внешними устройствами по шине RS-485 и по сети Ethernet;
- перенос накопленных данных при помощи стандартного FLASH диска через интерфейс USB.
Модуль аналоговых входов.
Измерительные цепи регистратора состоят из четырёх входов для измерения напряжения и семь входов для измерения тока, причём четыре из этих входов предназначены для измерения тока в номинальном режиме работы сети, а остальные три - для измерения больших токов. В случае применения измерительного трансформатора эти три входа служат для подключения к его релейной обмотке.
Регистратор измеряет напряжение и ток как при непосредственном подключении к сети, так и при подключении через стандартные измерительные трансформаторы. В последнем случае цепи, измеряющие ток в нормальном режиме, подключаются к измерительной обмотке токового трансформатора, а цепи измеряющие большой ток - к релейной. Максимальное значение измеряемого тока и напряжения определяется используемыми измерительными трансформаторами.
При непосредственном подключении к сети регистратор позволяет измерять и фиксировать:
- напряжение переменного тока в диапазоне от 0 до 500 В (эффективное значение);
- напряжение постоянного тока в диапазоне от 0 до 700 В;
- номинальный переменный ток от 0 до 11 А (эффективное значение);
- большой переменный ток от 0 до 140 А (эффективное значение);
- номинальный постоянный ток от 0 до 15 А;
- большой постоянный ток от 0 до 200 А.
Измерительные цепи блока гальванически не связаны друг с другом и с общей шиной. Подключение входных цепей регистратора возможно как по схеме ''треугольник'', так и по схеме ''звезда''.
Модуль индикации и управления состоит из двухстрочного цифробуквенного индикатора и клавиатуры и служит для просмотра текущих параметров и ввода уставок.
Модуль дискретных входов/выходов устанавливается опционально и служит для организации релейных защит.
Рис. Логическая схема организации релейных защит
Конструктивно регистратор представляет собой монолитный блок, внутри которого смонтированы электронные платы, выполняющие функции вышеописанных модулей.
Основные технические характеристики прибора


Наличие сертификата

Следующий важный момент - наличие сертификата об утверждении типа средства измерений и его номер в Госреестре Украины и РФ . Вряд ли стоит упоминать, что средство измерений обязательно должно обладать сертификатом типа; именно этот сертификат дает право применения данного типа средств измерений на территории Украины и Российской Федерации.

 

Грозозащита

 

Грозозащи́та — совокупность организационных меропрятий и специальных технических устройств, защищающих здания, оборудование и людей от ущерба при прямом попадании молнии и/или импульсного электромагнитного поля, выводящего из строя чувствительное оборудование.В мировой науке и практике разработаны эффективные методы защиты от последствий атмосферных разрядов. В настоящий момент грозозащита, как набор норм, приёмов и средств, является динамично развивающейся частью мировой техники.

Комплекс современных средств внешней и внутренней грозозащиты ( молниезащиты ) обеспечивает:

Защиту людей
Защиту объектов от термического и механического повреждений
Защиту электрооборудования низковольтных сетей (0,4 кВ), чувствительного оборудования телекоммуникационных, электронных и инженерных систем от вторичных воздействий (электромагнитных воздействий)
Высокий уровень электробезопасности
Улучшение электромагнитной обстановки

Для защиты оборудования от импульсных перенапряжений, вызванных электромагнитным полем молнии, применяют устройства защиты от импульсных перенапряжений.

Существует четыре основных типа устройств защиты от импульсных перенапряжений:

Разрядник.
Представляет собой устройство из двух токопроводящих пластин с калиброванным зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий сброс высоковольтного импульса на землю.
По исполнению разрядники делятся на: воздушные, воздушные многоэлектродные и газовые. В газовом разряднике дуговая камера заполнена инертным газом низкого давления. Благодаря этому их параметры мало зависят от внешних условий (влажность, температура, запыленность и т.д.), кроме этого газовые разрядники имеют экстремально высокое сопротивление (около 10 ГОм), что позволяет их применять для защиты высокочастотных устройств до нескольких ГГц.
При установке воздушных разрядников следует учитывать выброс горячего ионизированного газа из дуговой камеры, что особенно важно при установке в пластиковые щитовые конструкции.Типовое напряжение срабатывания в для разрядников составляет 1,5 – 4 кВ (для сети 220/380 В 50 Гц).
Время срабатывания порядка 100 нс. Максимальный ток при разряде для различных исполнений от 45 до 60 кА при длительности импульса 10/350 мкс. Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в щиты, так и в виде модуля для установки на DIN-рейку.
Отдельную группу составляют разрядники в виде элементов для установки на платы с токами разряда от 1 до 20 кА (8/20 мкс).

Варистор.
Керамический элемент, у которого резко падает сопротивление при превышении определенного напряжения.
Напряжение срабатывания 470 – 560 В (для сети 220/380 В 50 Гц).
Время срабатывания менее 25 нс.
Максимальный импульсный ток от 2 до 40 кА при длительности импульса 8/20 мкс.
Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в радиоаппаратуру, так и в виде DIN-модуля для установки в силовые щиты.

Разделительный трансформатор.
Силовой 50 герцевый трансформатор с раздельными обмотками и равными входным и выходным напряжениями.
Трансформатор просто не способен передать столь короткий высоковольтный импульс во вторичную обмотку и благодаря этому свойству является в некоторой степени идеальной защитой от импульсных перенапряжений. Однако при прямом попадании молнии в электросеть может нарушиться целостность изоляции первичной обмотки, и трансформатор выходит из строя.

Защитный диод.
Применяется, как правило, для защиты аппаратуры связи. Обладает высокой скоростью срабатывания (менее 1 нс) и разрядным током 1 кА при токовом импульсе 8/20 мкс.

Из четырех выше описанных устройств каждое имеет свои достоинства и недостатки. Если сравнить разрядник и варистор с одинаковым максимальным импульсным током и обратить внимание на длительность тестового импульса, то становится ясно, что разрядник способен поглотить энергию на два порядка больше, чем варистор. Зато варистор срабатывает быстрее, напряжение срабатывания существенно ниже и гораздо меньше помех при работе.

Разделительный трансформатор, при определенных условиях, имеет безграничный ресурс по защите нагрузки от импульсных перенапряжений (у варисторов и разрядников при срабатывании происходит постепенное разрушение материала элемента), но для сети 100 кВА требуется трансформатор 100кВА (тяжелый, габаритный и довольно дорогой).
Следует помнить, что при отключении первичной сети трансформатор сам по себе генерирует высоковольтный выброс, что требует установки варисторов на выходе трансформатора.

Разработанный нами модуль грозозащиты предназначен для защиты от импульсных перенапряжений в линиях связи в результате грозовых разрядов.

Модуль грозозащиты представляет собой корпус, внутри которого вмонтирована печатная плата с элементами. Основными защитными элементами являются оксидно-цинковый варисторы и газовые разрядники. При возникновении перенапряжений в линии связи варистор ограничивает напряжение и при дальнейшем увеличении напряжения на входе срабатывает разрядник, который кратковременно замыкает линию связи с землей, препятствуя тем самым проникновению импульсов в защищаемое устройство. Модуль грозозащиты устанавливается между линией связи и оборудованием.
Модуль грозозащиты обязательно подключается к шине заземления.

Наш модуль грозозащиты имеет сравнимые характеристики с более дорогими моделями и самое лучшее соотношение цена-качество для аналогов. Но остается еще много резервов для введения модификаций. Таким образом, была выработана следующая стратегия развития:

Не гнаться за количеством моделей. Лучше тщательно отработать и максимально удешевить имеющуюся конструкцию.
На базе уже созданного модуля создавать модификации для различных условий работы.
Поддерживать максимально возможную низкую цену, доступную для большинства поисковиков.
Создавать руководства и пособия для пользователей наших приборов, активно обмениваться информацией и опытом.

И еще одно ... Иногда приходится слышать слова о бесперспективности конкуренции с западными фирмами - производителями грозо и мониезащит. Можем возразить следующее. Первое, там работают такие же инженеры, как и у нас. Второе, идти уже проторенным путем и создавать более сложные модели гораздо легче, чем работать с нуля. Третье. Высокая цена западных аналогов связана, в первую очередь с расходами на рекламу, с содержанием пусть небольшого, но высокооплачиваемого штата работников, расходами предприятия на исследования, приобретение программных продуктов, прибылью посредников. А так как устройства грозозащиты - это не телевизоры, то и покупают его гораздо меньше людей. Поэтому и приходится производителям повышать цены на свои приборы, при этом оправдывая их высокую цену "чудо-характеристиками", подчас завышенными. Косвенно, эти слова подтверждает тот факт, что количество крупных и известных производителей приборов постепенно уменьшается. На рынке остаются либо гиганты, имеющие солидные заказы, либо очень маленькие компании и фирмы, с небольшой , но достаточной прибылью:-)